BE900558A

BE900558A - Werkwijze voor opdampboogstabilisatie en inrichting voor het toepassen van deze werkwijze.

Info

Publication number: BE900558A
Application number: BE2/60494A
Authority: BE
Inventors: Ch F Morrison Jr
Original assignee: Vac Tec Syst
Priority date: 1983-09-12
Filing date: 1984-09-12
Publication date: 1985-01-02
Also published as: GB2148329A; US4448659A; NL8402788A; JPS60138067A; GB8422333D0; FR2557151B1; DE3433166C2; GB2148329B; FR2557151A1; DE3433166A1; CA1248493A

Abstract

Inrichting en werkwijze voor verdampingsboogstabilisatie, voorzien van een trefelektrode met een oppervlak van een niet-permeabel materiaal, dat moet worden verdampt met behulp van een boog, waarvan de kathodevlek zich willekeurig over het trefelektrode-oppervlak beweegt, waarbij een beperkingsring het trefelektrode-oppervlak omgeeft, waarbij deze ring kan bestaan uit een magnetisch permeabel materiaal of de anode zelf permeabel kan zijn en de anode zich op een kleine afstand van de ring bevindt.

Description

BESCHRIJVING behorende bij een UITVINDINGSOCTROOIAANVRAGE ten name van :
VAC-TEC SYSTEMS, INC. gevestigd te :
Boulder, Colorado 80301,
Verenigde Staten van Amerika. voor : "Werkwijze voor opdampboogstabilisatie en inrichting voor het toepassen van deze werkwijze" Onder inroeping van het recht van voorrang op grond van octrooiaanvrage nr. 531,258 ingediend in de Verenigde Staten van Amerika op 12 september 1983 op naam van Charles F. Morrison, Jr.

De uitvinding heeft betrekking op een boogbekledingswerkwijze en - inrichting, zoals beschreven in de Amerikaanse octrooischriften no.

3.625. 848, 3.836. 451,3. 783.231 en 3. 793. 179. Deze stelsels zijn gekenmerkt door grote neerslagsnelheden en andere gunstige kenmerken. Deze voordelen kunnen evenwel enigszins worden gereduceerd door de onstabiliteit van de boog. D. w. z., dat de boog stromen van ongeveer 60 ampère of meer met zieh medebrengt, welke zijn geconcentreerd in een kathodevlek,
EMI2.1
2 5 die zo klein is, dat de stroomdichtheden 1, 5. tot 1, 5. ampère per o cm bedragen. De spanningen zijn 15 tot 45 volt. Derhalve zijn de ener- giedichtheden in de kleine kathodevlek van de orde van megawatt/cm2.

Derhalve is een locale heftigheid te zacht gezegd. Het trefelektrodeoppervlak onder de kathodevlekflits verdampt door de intense hitte. Het is dit verdampte trefelektrodemateriaal, dat als de bekleding op een substraat wordt neergeslagen. De kathodevlek migreert over het trefelektrode-oppervlak volgens een willekeurige, rukkerige beweging met opgegeven snelheden van vele meters per seconde. In verband met deze willekeurige beweging kan een beschadiging van de inrichting en een verontreiniging van de bekleding optreden, indien de vlek zich van het trefelektrodeoppervlak af beweegt.

Er zijn verschillende oplossingen voor het boogstabiliteitsprobleem voorgesteld. Zo wordt in het Amerikaanse octrooischrift no.

3. 793. 179 een scherm dicht bij de rand van de trefelektrode opgesteld.

Meer in het bijzonder wordt het scherm op een afstand van de trefelektrode opgesteld, welke kleiner is dan de gemiddelde vrije weglengte van het aanwezige gas. Bij een boogontlading worden gas en plasma bij de kathodevlek met zo grote heftigheid opgewekt, dat het kan voorkomen, dat de locale, gemiddelde vrije weglengten worden gereduceerd tot enige duizendste centimeters. Wanneer een dergelijke stoot van locale hoge druk onder het scherm wordt geblazen, dat zich op een afstand van enige millimeters (ongeveer 2 mm) bevindt, bestaat er een eindige mogelijkheid, dat de boog om het scherm kan migreren. Wanneer dit geschiedt zal er een boogbeschadiging bij de kathode, verontreiniging van het opdampmiddel optreden, of zal de boog doven.

In het Amerikaanse octrooischrift no. 3.783. 231 wordt getracht voor het bovenstaande probleem een oplossing te geven, doordat wordt voorzien in een terugkoppelmechanisme met een zodanige complexheid, dat hierdoor de nadruk wordt gelegd op de door het probleem veroorzaakte
EMI3.1
frustraties. De terugkoppeling omvat het gebruik van een magnetisch C > veld om de kathodevlek op het trefelektrode-oppervlak vast te houden.

Ook het Amerikaanse octrooischrift no. 2.972. 695 suggereert het gebruik van een magnetisch veld voor het vasthouden van de kathodevlek.

Een probleem, dat gerelateerd is aan dat van de boogstabilisatie, is de vraag naar ultra-schone omstandigheden voor het trefelektrodestelsel. D. w. z., dat het trefelektrode-oppervlak gewoonlijk initieel verontreinigingen, zoals oxyden en dergelijke bevat. Aangezien de oxyden grote hoeveelheden elektronen emitteren, geeft de boog initieel er de voorkeur aan zich op die plaatsen te localiseren, totdat de uit het oxyde bestaande verontreiniging is weggedampt. Slechts nadat al deze plaatsen zijn weggedampt kan een betekenisvolle opdamping van de trefelektrode tijdens de trefelektrode-opdampfaze beginnen. Tijdens deze initiële reinigingsfaze kan de boog zich naar de achterzijde en de zijkanten van de kathode bewegen, waar, zoals boven is besproken, de boog de constructie kan beschadigen en verontreinigingsmetalen in de kamer kan opdampen.

Zoals later zal worden beschreven zijn bepaalde uitvoeringsvormen volgens de uitvinding onderhevig aan de boven besproken problemen tijdens de initiële reinigingsfaze. Wanneer deze faze echter is voltooid, wordt de regeling van de boog bij deze uitvoeringsvormen tijdens de trefelektrode-opdampfaze vrijwel volledig. Desalniettemin moeten stappen worden genomen om de problemen te vermijden, die zich tijdens de initiële reinigingsfaze voordoen.

De uitvinding beoogt bij een boogopdampproces te voorzien in een stabilisatie van de boog op een zodanige wijze, dat de inadekwaatheden en complexheden van de bekende benaderingen worden vermeden.

Een verder doel is het verschaffen van een verbeterde werkwijze en inrichting voor het reinigen van trefelektroden vóór de boogopdamping daarvan.

Een ander doel is het verschaffen van een werkwijze en inrichting van het bovenbeschreven type, welke verschillende verbeterde configuraties voor boogstabilisatie en trefelektrode-afscherming omvat.

De uitvinding beoogt voorts te voorzien in een boogstabilisatie

en/of trefelektrodereiniging van het bovenstaande type ten gebruike bij een boogbekledingsproces.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. Daarbij toont : fig. 1 een schematische dwarsdoorsnede van een illustratieve uitvoeringsvorm van een boogstabilisatie-inrichting, zoals deze is beschreven in de Amerikaanse octrooi-aanvrage no..... ; fig. 2 (a) een schematische dwarsdoorsnede ter illustratie van een erosiepatroon, dat optreedt wanneer een permeabele trefelektrode door een N-ring wordt begrensd ; fig. 2 (b) een schematische dwarsdoorsnede, welke het uniforme erosiepatroon toont, dat men verkrijgt wanneer een niet-permeabele trefelektrode door een N-ring wordt begrensd overeenkomstig de Amerikaanse octrooi-aanvrage Serial No. 492. 831 ;

fig. 3 (a), 3 (b), 4 (a), en 4 (b) schematische"ijzervijlsel"- diagrammen in dwarsdoorsnede, welke verschillende toestanden van permeabele en niet-permeabele trefelektroden illustreren ; fig. 5 (a), 5 (b), 6 (a), en 6 (b) schematische"ijzervijlsel"-diagrammen in dwarsdoorsnede, welke verschillende omstandigheden van permeabele, magnetische schermen in combinatie met permeabele en niet-permeabele trefelektroden illustreren ; fig. 7 een schematische dwarsdoorsnede ter illustratie van het gebruik van magnetische schermen volgens één aspect van de uitvinding ; fig. 8 (a) en 8 (b) schematische dwarsdoorsneden ter illustratie van het gebruik van permeabele inzetonderdelen bij niet-permeabele klemmen voor het tot stand brengen van het vasthouden van de boog ;

fig. 9 (a) en 9 (b) respectievelijk een eindaanzicht en vertikale dwarsdoorsnede van een illustratieve, niet-planaire trefelektrode met P-ringaanslagen ; fig. 10 (a) en 10 (b) respectievelijk een eindaanzicht en een vertikale doorsnede van een verdere illustratieve, niet-planaire trefelektrode met P-ringaanslagen ; fig. 11 (a) en 11 (b) respectievelijk een eindaanzicht en een vertikale dwarsdoorsnede van weer een andere niet-planaire trefelektrode met P-ringaanslagen ; fig. 12 (a) en 12 (b) perspectivische aanzichten, die respectieve-
EMI4.1
lijk verlengde planaire configuraties van de uitvoeringsvormen volgens de C >

figuren 9 en 10 illustreren ;

en fig. 13 (a) en 13 (b) schematische dwarsdoorsneden ter illustratie van het gebruik van permeabele vasthoudonderdelen om een initiële boogreiniging van een trefelektrode te vereenvoudigen.

In de tekening zijn overeenkomstige onderdelen van dezelfde verwijzingen voorzien.

Voordat een illustratieve uitvoeringsvorm volgens de uitvinding gedetailleerd wordt besproken, zal eerst de uitvinding achter de Amerikaanse octrooi-aanvrage.... gedetailleerd onder verwijzing naar figuur 1 worden besproken aangezien van deze laatste gebruik wordt gemaakt bij de onderhavige uitvinding.

In fig. 1 is een niet-permeabele trefelektrode 10 afgebeeld, welke door een boogbegrenzingsring 14 aan een water-gekoeld kathodelichaam 12 wordt vast gehouden. De ring bestaat uit een magnetisch, permeabel materiaal, zoals weekijzer of permalloy. In wezen kan elk materiaal, dat als permeabel kan worden beschouwd, worden toegepast, waarbij deze materialen omvatten, doch niet zijn beperkt tot ijzer, nikkel, cobalt en legeringen daarvan met kleine hoeveelheden optionele additieven, ferrieten, staal, enz. Zoals later zal worden besproken is het het permeabele karakter van de ring, dat de boog op de niet-permeabele trefelektrode vast houdt, waardoor de gewenste boogstabilisatie op een goede, doch goedkope wijze wordt verkregen. Voorts kan de ring de trefelektrode ten opzichte van het kathodelichaam vast houden, als aangegeven door de bout 16.

De permeabele ring 14 zal hierna soms worden betiteld als een"P-ring".

Verder zijn in figuur 1 schematisch conventionele elementen aangegeven, welke worden toegepast bij een boogopdampbekleding, waaronder een anode 22, een voedingsbron 24 en een substraat 26. Organen (niet afgebeeld) worden meer in het bijzonder gebruikt voor het trekken van een boog tussen de anode en de trefelektrode, welke zich meer in het bijzonder op kathodepotentiaal bevindt. De boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, welke op een willekeurige wijze over het trefelektrode-oppervlak migreert. Wanneer de boog eenmaal tot stand is gebracht, wordt het trefelektrodemateriaal op een unieke wijze tengevolge van de grote energie van de boog, verdampt, waarbij de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog van 20 tot 100 eV en meer in het bijzonder van 40 tot 60 eV kunnen variëren.

Het verdampte materiaal wordt als een bekleding op de substraat gebracht, waarbij,

in bepaalde gevallen, de substraat ook als de anode kan dienen. Voorts kan de niet-permeabele trefelektrode uit een elektrisch geleidend materiaal, zoals een metaal of een elektrisch isolerend materiaal bestaan. Meer in het bijzonder is de energiebron 26 een gelijkstroombron voor elektrisch geleidende trefelektroden en een radiofrequentiebron voor elektrisch isolerende trefelektroden. Bovendien kunnen de trefelektrode en de kathode, in sommige gevallen, uit eenzelfde onderdeel bestaan.

De boogstabilisatie geschiedt in de bovengenoemde Amerikaanse oc- tooi-aanvrage Serial no. 492.831 door de trefelektrode te omgeven door een begrenzingsring, bestaande uit een materiaal, zoals boornitride of titaannitride. Hierna zal dit type ring worden betiteld als"N-ring".

Ofschoon het niet de bedoeling is zich te beperken tot een bepaalde theorie van de werking, blijkt, dat de volgende overwegingen van toepassing zijn op de boogvasthoudkarakteristiek van een P-ring. Men heeft waargenomen, dat een vacuumboog, die bij een niet-permeabele trefelektrode wordt getrokken, zich willekeurig beweegt over de trefelektrode en de tref elektrode dikwijls verlaat naar andere gebieden van de kathode en
EMI6.1
wel binnen een seconde of dergelijke. Een permeabele trefelektrode verC > liest de boog aan andere kathodegebieden in millisec. Het is duidelijk, dat voor niet-verontreinigde bekledingen de boog slechts op de tref-elek- trode moet blijven.

Ten aanzien van het snel verloren gaan van de boog ten opzichte van onbeveiligde permeabele trefelektroden, is een poging gedaan om een cirkelvormige trefelektrode van permalloy, begrensd door een N-ring, aan een boogverdamping te onderwerpen. Dit leidde tot een erosie slechts dicht bij de N-ring, zoals blijkt uit figuur l (a), waarin de trefelektro- de is aangegeven bij 10, de N-ring bij 18, het kathodelichaam bij 14 en het erosiepatroon bij 20.

Figuur 2 (b) toont een normaal erosiepatroon 18 voor niet-permeabele trefelektroden, verkregen bij een N-ring, zoals beschreven in de Amerikaanse octrooi-aanvrage Serial no. 492. 831. Een onderzoek van de trefelektrode volgens figuur 2 (a) geeft aan, dat de boog zodanig wordt beinvloed, dat deze zich naar de rand van de permeabele trefelektrode beweegt, omdat er geen andere reden is om te verwachten, dat de boog zich meer in het bijzonder naar de N-ring zal bewegen. De literatuur omtrent magnetische velden, welke bij een vacuumboog worden toegepast, geeft aan, dat de boog zich het gemakkelijkst in de richting van de grootste magne-

beweegt.

Wanneer wordt aangenomen, dat dit het mechanisme is om de boog naar de rand van de trefelektrode in figuur 1 (a) te dwingen, blijkt, dat de boog zich af beweegt van het permeabele materiaal, dat de velddichtheid reduceert.

Een andere zienswijze, welke betrekking heeft op het vasthoudmechanisme, kan worden verkregen uit het werk van Naoe en Yamanaka ("VacuumArc Evaporation of Ferrites and Compositions of Their Deposits", Japanese Journal of Applied Physics, Volt. 10, no. 6, juni 1971), welke ferrietverbindingen vanuit een komvormige ferriettrefelektrode aan een boogopdamping hebben onderworpen. Zij verkregen een gesmolten gedeelte van de trefelektrode en de oxydematerialen gedroegen zich sterk verschillend van de metalen. Zij rapporteerden een zeer stabiele boog, welke een zeer trage, cirkelvormige beweging bij het benaderde midden van de kom uitvoerde. Zij verwezen hiernaar niet als een ongewoon gedrag, doch gaven veel details ten aanzien van de boogbeweging, zoals deze visueel werd waargenomen. Implicaties ten aanzien van het algemene vasthouden van de boog ontbraken.

Om dit verschijnsel beter te begrijpen, wordt volgens de uitvinding gebruik gemaakt van een gelijkstroom in een draad voor het opwekken van een cilindrisch magnetisch veld van het type, dat de boog dicht bij de trefelektrode schijnt op te wekken. Deze draad is in de nabijheid van verschillende geometrieën van permeabele trefelektroden gebracht en men heeft"ijzervijlsel"-diagrammen verkregen, die een inzicht geven in de magnetische invloed van deze permeabele materialen op het magnetische veld.

Er wordt op gewezen, dat dit enigszins verschilt van de toepassing van een magnetisch veld voor samenwerking met het boogveld, zoals beschreven in de bovengenoemde Amerikaanse octrooischriften 2.972. 695 en 3.783. 231 aangezien geen uitwendig veld wordt aangelegd. Wanneer door de draad een stroom wordt gevoerd, wordt om de draad op een symmetrische wijze een magnetische flux opgewekt. Wanneer twee draden evenwijdig aan elkaar worden opgesteld en de stroom in dezelfde richting door deze draden vloeit, worden de draden naar elkaar getrokken. Het tussen de draden opgewekte veld wordt opgeheven aangezien de fluxrichting aan de rechterzijde verschilt van die aan de linkerzijde van de draad.

Wanneer de stroom-voerende draad dicht bij een permeabel oppervlak wordt gebracht, wordt de draad, onafhankelijk van de stroomrichting, naar het oppervlak

gedrukt.

In werkelijkheid is een boog vrijwel uniek en is een afbeelding daarvan als een draad met een daardoor vloeiende stroom geen echte indicator van datgene, dat een boog zal doen. Indien men een voldoende stroom in de boog laat vloeien, zal deze zichzelf splitsen in twee simultane boogvlekken, die zich onafhankelijk over het kathode-oppervlak zullen bewegen. Dit is juist het omgekeerde van de draden, welke zich tezamen bewegen wanneer er een stroom vloeit. Een eenvoudige toelichting op dit verschil tussen de boog en de draad wordt soms gegeven in termen van het vrij zijn van de elektronen om zich in de ruimte zijdelings in de boog te bewegen, waarbij de elektronen echter in de draad zijn begrensd. Zij trachten zich in de draad naar de zijkant te bewegen, waardoor in de draden gelijke en tegengestelde krachten worden opgewekt.

Derhalve beweegt de draad zich tegengesteld aan de richting, waarin de boog zich beweegt, waarbij de grootte van de kracht, welke een boog naar de rand van een permeabele trefelektrode beweegt, groot is ten opzichte van de willekeurige beweging van de krachten, die meer in het bijzonder de boog over een niet-permeabele trefelektrode bewegen. Het vermogen van de N-ring om de boog vast te houden was een echte beproeving van de N-ring. Op een kleine afstand van elkaar gelegen elektrostatische schermen, welke in een betrekkelijk grote mate bij niet-permeabele tref elektroden werkzaam zijn, hebben de neiging om geheel te falen bij permeabele trefelektroden, omdat de boog snel in de spleet wordt gedwongen, waar de boog dooft.

Figuur 3 (a), 3 (b), 4 (a) en 4 (b) tonen de aard van de ijzervijlseldiagrammen bij de verschillende toestanden van permeabele en niet-permeabele trefelektroden. In figuur 3 (a) ziet men een steeds kleinere fluxdichtheid 25 naarmate de ijzerplaat 26 wordt genaderd aangezien deze lijnen (waarvan slechts de dwarsdoorsneden zijn te zien) in het ijzer worden getrokken aangezien zij zich daarin gemakkelijker bewegen. In het geval van de aluminium trefelektrode 28 blijft de flux zeer constant wanneer de plaat wordt genaderd, zoals blijkt uit figuur 3 (b). Een beweging naar de trefelektroderand, zoals in figuur 4 (b), veroorzaakt geen verandering in het geval van de aluminium trefelektrode.

Zoals evenwel is aangegeven in figuur 4 (a), leidt een beweging naar de rand van de uit ijzer bestaande trefelektrode tot een redelijk sterke flux buiten de trefelektrode en in wezen geen flux daar binnen. Waar de kracht op de boog derhalve naar buiten is gericht, is het begrijpelijk, dat de boog zich snel naar de

buitenrand beweegt. De krachten zullen nihil zijn wanneer de boog zich volmaakt in het midden van de trefelektrode bevindt, doch normaliter zal een willekeurige migratie van de boog deze snel buiten het midden brengen.

Wanneer de boog dichter bij een rand komt, wordt de kracht naar de rand vermenigvuldigd. Het is derhalve zeer logisch, dat een erosie zal optre-
EMI9.1
den, als aangegeven in figuur 2 (a), omdat de boog wordt ingevangen tusCD sen de geïnduceerde, elektromagnetische kracht naar buiten en de N-ring, welke belet, dat de boog zich verder naar buiten beweegt. Er iso slechts in het vlak van figuur 2 (a) een relatieve vrijheid van beweging. Derhalve beweegt de boog zich over de trefelektrode loodrecht op de invanging.

De poging hier is niet het volledig bepalen van de boogbeweging, doch slechts aan te geven, dat bepaalde aspecten daarvan op een significante wijze kunnen worden beinvloed voor regeldoeleinden, door gebruik te maken van permeabele afbuigorganen, die van de tref elektrode zijn gescheiden.

Voorts volgt hieruit, dat bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 1, er een kleine fluxdichtheid aanwezig is wanneer de permeabele ring wordt genaderd door een boog, omdat de krachtlijnen zich gemakkelijker in de ring voort bewegen. Meer in het bijzonder werkt het magnetische veld, dat door de stroom van de vacuumboog wordt opgewekt, met de permeabele aanslagring samen voor het verschaffen van een volledig vasthouden van de boog op de trefelektrode. Derhalve is de kracht, welke op de boog wordt uitgeoefend, vanuit de ring naar het gebied met grotere fluxdichtheid van de trefelektrode gericht.
EMI9.2

Voorts is de dikwijls waargenomen en gerapporteerde gevoeligheid C > CD van de boog voor een magnetische, onderlinge samenwerking derhalve gemakkelijker begrijpbaar in termen van het bovenstaande mechanisme. Men neemt een ongelijkmatige trefelektrode-erosie waar bij de invloed van verwijderde, magnetische invloeden, zoals het snoer, waarmede het gelijkstroomvermogen aan de kathode van de boog wordt toegevoerd. Een voor de hand liggend probleem bij het bekleden van permeabele substraten is de invloed van magnetische residuen daarin. Deze problemen kunnen evenwel volgens een aspect van de uitvinding worden opgelost wanneer permeabele afbuigorganen voor boogbesturing worden toegepast. Dergelijke afbuigorganen kunnen de gevoeligheid voor deze zwakke, uitwendige magnetische invloeden op een uitgesproken wijze reduceren, omdat de afbuigorganen als een magnetisch scherm kunnen dienen.

In dit opzicht wordt gewezen op figuur 7, welke het gebruik van een permeabel, magnetisch scherm 40 toont, dat dient om de niet-per-

meabele trefelektrode 10 tegen dergelijke verwijderde, magnetische invloeden af te schermen. Verder wordt erop gewezen, dat aan de onderzijde van de niet-permeabele trefelektrode 10 of naast of in plaats van het scherm 40 een plaat 41 van permeabel materiaal kan worden geplaatst, welke plaat 41 ook zwakke, uitwendige magnetische invloeden kan onderscheppen.

Naoe e. a., boven geciteerd, beschrijven de boogbeweging in een permeabele kroes als bijzonder traag en methodisch. Er zijn vele fysische en chemische verschillen tussen hun werk en de uitvinding. Een visuele waarneming van de boog volgens de uitvinding suggereert een betrekkelijk langzame, rukkerige willekeurige beweging over het niet-permeabele kathode-oppervlak. Een pas gepolijste trefelektrode echter, welke gedurende ongeveer een seconde aan de boog werd onderworpen, vertoont een bijna uniforme significante erosie over het gehele oppervlak van de trefelektrode. De snelheid, waarmede de boogvlek de willekeurige beweging daarvan heeft uitgevoerd is klaarblijkelijk veel groter dan het optisch waargenomen verschijnsel.

Het is waarschijnlijk, dat slechts boogprogressielijnen worden gezien, welke progressief en herhaald worden doorlopen-met een veel grotere snelheid, d. w. z. een te grote en willekeurige snelheid om te worden waargenomen als iets anders dan een algemene helderheid, die daartussen optreedt. Er zijn zelfs twee typen (en mechanismen) van vlekken gerapporteerd (zie bijvoorbeeld V. Raknovskii,"Experi- mental Study of the Dynamics of Cathode Spots Developments", IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. PS-4, no. 2, juni 1976). Derhalve is het niet bekend op welke wijze de waarnemingen van Naoe moeten worden geinterpreteerd.

Beweegt de boog bij Naoe zich zeer langzaam of ziet hij slechts de progressieve en zich herhalende aspecten daarvan ? Naoe werkt met een boog vanuit een sterk elektronen-emitterend materiaal en bij een echt gesmolten toestand-bovendien binnen een sterk permeabele buis.

Derhalve kan uit zijn werk niet op een duidelijke wijze de enkele invloed van slechts de buis van permeabel materiaal worden afgeleid. In verband daarmede heeft aanvraagster een aantal proeven uitgevoerd om te bepalen of in dit gebied met relatief weinig magnetisch veld een snelle beweging wordt gesuspendeerd, waarbij deze tests zijn weergegeven in de figuren 5 (a), 5 (b), 6 (a) en 6 (b). Indien een snelle beweging wordt gesuspendeerd, zou dit een kwestie van belang zijn en wel daarin, dat aan een uniforme boogbeweging over het gehele effectieve trefelektrode-

EMI11.1
oppervlak de voorkeur wordt gegeven voor optimale trefelektrodebeC > nutting, en een te grote invloed van een afbuigorgaan zou dit beletten.

Het blijkt, dat de ferrietmaterialen het geval voorstellen en CD dat minder permeabele materialen, zoals zacht staal, meer geschikte maC > terialen voor de afbuigorganen zijn. Voorts blijkt, dat de invloed te klein kan zijn. Indien de invloed te groot is, ligt het juiste antwoord CD met enige mate van uniekheid daar tussen.

Figuur 5 (a) toont een situatie, welke het meest overeenkomt met die van Naoe e. a., waarbij een stroom-voerende geleider 30 is gecentreerd in een ijzeren schijf 32 met een diameter van 12,5 cm, een ijzeren buis 34 en een ijzeren bodemplaat 36. In de buis 34, welke wordt gebruikt voor het controleren van ijzervijlsel waren de resultaten niet te onderscheiden van die volgens figuur 3 (a). Natuurlijk wordt de absolute intensiteit van het veld om de draad bij deze rudimentaire meting niet verkregen. De magnetische veldintensiteit neemt met de diameter van de ring en de permeabiliteit daarvan af. De hoogte van de ring is ook een factor in dezelfde richting.

Figuur 5 (b) toont een sterker veld binnen de draad 30, bijna het tegengestelde van figuur 4 (a). Het inwendige veld zal een boog van de ring aftrekken. In figuur 6 (a) en (b) wordt de ijzeren ring 34 toegepast bij een niet-permeabele (aluminium) trefelektrode 38. De resultaten tonen geen gereduceerd veld dicht bij de trefelektrode, zoals in het geval van figuur 5.

Naast het begrenzen van de boog tot het beoogde trefelektrodegebied is het gewenst, dat het beperkingsmechanisme de uniforme erosie van de trefelektrode niet teniet doet. De N-ring doet dit doordat deze geen invloed heeft tenzij de boog zich dicht tot de ring nadert. De P-ring zal evenwel enige afstandseffecten vertonen. Derhalve is de constructie van deze ring van belang. Een te grote en te zware P-ring veroorzaakt, dat de boog te goed wordt gecentreerd, waardoor een ondiepe, komvormige erosie optreedt. Een te korte en te lichte ring maakt het mogelijk, dat de boog de ring aantast, indien deze zich op kathodepotentiaal bevindt.

Het verlagen van de ring tot een juist evenwicht is verkregen, is derhalve van belang. In sommige gevallen kunnen de"N"-en"P"-effecten worden gecombineerd door een permeabele ring met nitride te bekleden.

De bovenbeschreven experimenten verifieerden derhalve inderdaad de theorie, zoals deze door aanvraagster wordt gegeven.

Een boog beweegt zich een aantal malen snel van het vlak van een onbeveiligde niet-permeabele tref elektrode, dikwijls binnen een paar tiende seconden. Indien evenwel de ring 14 volgens figuur 1 bijvoorbeeld bestaat uit een eenvoudige, weekijzeren ring met een dikte van 3 mm, welke nauwsluitend om de rand van de trefelektrode 10 is aangebracht, behoeft de ring 14 zich slechts over ongeveer 3 mm boven het trefelektrode-oppervlak uit te strekken om te voorzien in een goede vasthouding van de boog. Deze ijzeren ring wordt snel met trefelektrodemateriaal bekleed en bij een groot aantal proeven zijn geen gevallen gevonden, dat de boog zich op de beklede ijzeren band beweegt. Slechts wanneer de ring zodanig wordt verlaagd, dat deze praktisch in één vlak ligt met de trefelektrode, beweegt de boog zich weer van de rand af.

Een voorkeurwaarde voor de bovengrens van de hoogte van de ring boven de trefelektrode bedraagt ongeveer 6 mm, opdat de boog niet teveel om het centrale gebied van de trefelektrode wordt begrensd, ofschoon het duidelijk is, dat in vele gevallen deze bovengrens aanmerkelijk kan worden overschreden.

Opgemerkt wordt, dat het permeabele materiaal van de aanslagring een hogere boogspanning heeft dan dat van het trefelektrodemateriaal. In de literatuur is vermeld, dat wanneer een boog eenmaal van een materiaal met een hogere boogspanning naar een materiaal met een lagere boogspanning beweegt, de boog niet zal terugkeren. Dit is slechts als commentaar gegeven. Doch dit biedt geen enkele mogelijke weg in het vasthouden van een boog. Voorts is er de kwestie ten aanzien van hetgeen gebeurt wanneer een voldoende laag van het trefelektrodemateriaal met lagere spanning op het andere materiaal als een bekleding aanwezig is. In elk geval behoort ijzer tot de metalen met de hoogste boogspanning, zodat de boogaanslag volgens de uitvinding in beide opzichten gunstig is-d. w. z., een hoge boogspanning en een grote permeabiliteit.

Gemeend wordt evenwel, dat de permeabiliteit de belangrijkste factor is doordat de boog de neiging heeft om bijna te ver van de begrenzingsring af te blijven-met enige modificatie van het erosiepatroon. Dit verschilt geheel van de trefelektrode, welke wordt vast gehouden door een N-ring, welke trefelektrode op een zeer uniforme wijze tot zeer dicht bij de ring wordt ge- ërodeerd. Des ondanks is de P-ring volgens de uitvinding zeer gunstig tengevolge van de robuuste, doch goedkope constructie daarvan.

Verder wordt opgemerkt, dat, wanneer de boogstroom wordt vergroot, zodat twee kathodevlekken optreden, deze voor het grootste ge-

deelte van de tijd op grotere afstanden van het midden van de trefelektrode schijnen te blijven dan wanneer slechts een enkele kathodevlek actief is. Dit volgt uit het bovenstaande eenvoudige model, omdat het magnetische veld tussen de vlekken wordt opgeheven, waardoor de vlekken zich uiteen bewegen op zoek naar het sterkste veld. De vlekken bezitten derhalve een afstoting ten opzichte van de P-ring en ten opzichte van elkaar. Het resultaat is een breder erosiepatroon dan verkregen wordt met een enkele vlek. Het is derhalve mogelijk de trefelektrode-erosie aan te passen door de stroom te wijzigen.

Uit de figuren 8 (a) en 8 (b) blijkt, dat betrekkelijk kleine hoeveelheden van het permeabele materiaal nodig zijn om de boog op een nietpermeabele trefelektrode 10 vast te houden, zoals de permeabele inzetonderdelen 42 en 44. Zoals uit de figuren 8 (a) en 8 (b) blijkt, behoeven de niet-permeabele trefelektrodeklemmen 46 slechts een inzet onderdeel 42 of 44 van ijzer of een ander permeabel materiaal te ondersteunen voor het verkrijgen van de vasthoudfunctie.

In de figuren 9-12 zijn verlengstukken van de P-ringconceptie weergegeven bij niet-planaire trefelektrodeconfiguraties. Zoals blijkt kan de permeabele aanslag aan een groot gebied van configuraties worden aangepast en stelt deze een fundamenteel concept voor, waarbij in elke figuur de niet-permeabele trefelektrode met 10 en de permeabele aanslag met 14 is aangeduid.

De beide uitvoeringsvormen volgens de figuren 9 en 10 werken goed en derhalve werkt ook een combinatie van een-helft van elk van deze twee, zoals blijkt uit figuur 11. De uitvoeringsvormen volgens de figuren 9-11 kunnen worden uitgebreid voor het vormen van rechthoekige trefelektroden. Opgemerkt wordt, dat op de boog geen aandrijfkracht wordt uitgeoefend om te veroorzaken, dat deze op een uniforme wijze een vergrote trefelektrode bestrijkt, waardoor derhalve het te ver vergroten van de afmetingen tot een niet-uniformiteit van erosie kan leiden. De figuren 12 (a) en 12 (b) tonen de verlengde, planaire uitvoeringsvormen van de respectieve figuren 9 en 10.

Deze zijn daarin uniek, dat de ringen 14 in de richtingen van de pijlen over een grotere trefelektrode 10 kunnen worden bewogen voor het verschaffen van een sequentieel locaal gebruik als aangegeven bij 20a en 20b van figuur 12 (b) bijvoorbeeld.

Zoals reeds is vermeld, benadrukt de literatuur herhaaldelijk de noodzaak tot zeer schone omstandigheden voor het trefelektrodestelsel,

doch geeft weinig omschrijving van het gedrag van een niet-schone trefelektrode, welke is verontreinigd met oxyden en dergelijke. Aangegeven is, dat de oxyden vanaf het oppervlak worden verdampt (of geëplodeerd) voordat een betekenisvolle metaalopdamping kan beginnen. Het grootste gedeelte van het verwijderen van deze verontreiniging vindt plaats tijdens de initiële reinigingsfaze van de trefelektrode, waarbij de substraat in sommige gevallen van het stelsel wordt verwijderd. Gedurende deze tijd worden z. g. kathodevlekken van het type-één gevormd, die de trefelektrode niet op een doeltreffende wijze verdampen.

Slechts nadat de verontreinigingen op een effectieve wijze zijn verwijderd, worden de vlekken van het type-een vervangen door z. g. vlekken van het typetwee, welke effectief zijn voor het verdampen van de trefelektrode.

Op dit moment kan de substraat in het stelsel worden opgenomen in gereedheid voor het bekleden daarvan, indien de substraat zich niet reeds op zijn plaats bevindt.

De N-ring schijnt de boog tijdens de initiële reinigingsfaze op de trefelektrode vast te houden, zelfs wanneer de trefelektrode in een niet-schone toestand wordt gemonteerd. De P-ring is niet zo'n absoluut afstootorgaan, dat de boog zich over de trefelektrode en de ring 16 kan bewegen bij de eerste paar starts van de boog tijdens de initiële reinigingsfaze. Wanneer de trefelektrode eenmaal voldoende schoon is voor het verdampen van het trefelektrodemateriaal, wordt het gedeelte van de ring onmiddellijk naast de trefelektrode bekleed en wordt de regeling van de boog zo goed als absoluut. Tijdens de initiële reinigingsfaze echter, kan de boog zich naar de achterzijde en de zijkanten van het ka-
EMI14.1
thodelichaam 12 bewegen, waar de boog de constructie kan beschadigen of C > verontreinigingsmetalen in de kamer kan verdampen.

Thans wordt verwezen naar de figuren 13 (a) en 13 (b), waarbij figuur 13 (a) de benaderde linkerhelft van een symmetrisch omwentelingsfiguur is en figuur 13 (b) de benaderde rechterhelft van een dergelijke figuur is. Elk van deze uitvoeringsvormen belet, dat de boog, welke tij-
EMI14.2
dens de initiële reinigingsfaze de P-ring 14 bereikt, zich op het kaC > thodelichaam beweeg-c. Meer in het bijzonder is in figuur 13 (a) een nietpermeabele elektrode 48 op een kleine afstand, d. w. z.. minder dan 3 mm en bij voorkeur tussen 0, 8 en 1,5 mm van de P-ring 14 gelegen, waarbij de elektrode zich boven of om de ring kan bevinden. Bij voorkeur dienen tenminste tijdens de initiële reinigingsfaze alle delen van de kathode

zich op anodepotentiaal te bevinden.

Derhalve dient de elektrode 48 op dit tijdstip òf op anodepotentiaal te zijn voorgespannen, of, indien de elektrode zwevend is, dient deze potentiaal daarop te worden gein- duceerd. De uitvoeringsvorm volgens figuur 13 (a) omvat ook een isolator 50, om de elektrode 48 elektrisch van het kathodelichaam 12 te isoleren, koelpijpen 52, bouten 54 om de elektrode 48 aan de isolator 50 te bevestigen, en bouten 56 om de isolator aan het kathodelichaam 12 te bevestigen.

Tijdens het bedrijf, gedurende de initiële reinigingsfaze, kan de boog, zoals boven is vermeld, zich op de P-ring 14 bewegen. Indien de boog evenwel tracht zich van de ring af te bewegen, zal de boog worden gedoofd wanneer deze zich in de ruimte tussen de ring en de elektrode 48 beweegt. Derhalve wordt belet, dat de boog zich op het kathodelichaam beweegt, waar een beschadiging en/of verontreiniging kan optreden.

Tot nu toe zijn op een kleine afstand van elkaar opgestelde schermen gebruikt om te beletten, dat een boog zich vanuit een trefelektrode naar de kathode of dergelijke beweegt. Tot nu toe evenwel heeft men gemeend, dat het scherm of de anode op een kleine afstand van de trefelektrode moet blijven, niet slechts gedurende de initiële reinigingsfaze, doch ook tijdens de trefelektrodeverdampingsfaze, waarbij het trefelektrodemateriaal als een bekleding op de substraat wordt gebracht.

Volgens de uitvinding wordt niet slechts de elektrode 48 gebruikt om de boog op de P-ring 14 te houden, doch de elektrode kan ook worden verwijderd of in een ander gebied van de kamer worden gebracht wanneer de initiële reinigingsfaze eenmaal is voltooid. D. w. z., dat wanneer deze eenmaal is voltooid, de trefelektrode kan worden verdampt, zoals boven is vermeld, een en ander zodanig, dat het gedeelte van de P-ring 14 onmiddellijk naast de trefelektrode met trefelektrodemateriaal wordt bekleed en de regeling zeer absoluut wordt een en ander zodanig, dat zelfs een enkele vlek gedurende vele uren werkzaam kan zijn zonder doving of uitbreiding. Derhalve kan de elektrode 48 van de ring worden af bewogen en indien gewenst voor andere doeleinden worden gebruikt.

In figuur 13 (b) bestaat de elektrode 48 uit een permeabel materiaal en derhalve is de P-ring 14 op een doeltreffende wijze in de elektrode 48 geïncorporeerd.

Voorts kan de niet-permeabele trefelektrode 10 met het kathodelichaam ]2 worden verbonden. Tijdens het bedrijf werkt de elektrode 48 volgens figuur 13 (b) op dezelfde wijze als de elektrode 48 volgens figuur 13 (a)

om een verontreiniging van het kathodelichaam of dergelijke tijdens de initiële reinigingsfaze te beletten.

Claims

EMI17.1

CONCLUSIES --------------------- 1. Inrichting voor verdampingsboogstabilisatie gekenmerkt door een tref elektrode met een oppervlak van niet-permeabel materiaal, dat moet worden verdampt, organen voor het tot stand brengen van een boog op het trefelektrode-oppervlak om het trefelektrodemateriaal te verdampen, waarbij de boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze over het trefelektrode-oppervlak beweegt, een beperkingsring, welke het trefelektrode-oppervlak omgeeft, welke ring bestaat uit een magnetisch, permeabel materiaal teneinde daardoor de kathodevlek tot het trefelektrode-oppervlak te bepalen, en organen om te beletten, dat de boog zich van de trefelektrode en de beperkingsring af beweegt in responsie op het feit,

dat de boog initieel op de trefelektrode en de ring wordt gebracht teneinde verontreiniging daaruit te verwijderen.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarbij de belettingsorganen zijn voorzien van een elektrode, die zich op een kleine afstand van de beperkingsring bevindt.

3. Inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de elektrode zich op anodepotentiaal bevindt.

4. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de elektrode op de anodepotentiaal is voorgespannen.

5. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat de elektrode EMI17.2 elektrisch zevend is en tot de anodepotentiaal wordt geinduceerd.

6. Inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, de elektrode uit een permeabel materiaal bestaat.

7. Inrichting volgens conclusie 2 met het kenmerk, dat de elektrode zich op een afstand van niet meer dan 3 mm van de ring bevindt.

8. Inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk, dat de elektrode op een afstand van ongeveer 0, 8 tot 1,5 mm van de ring is gelegen.

9. Inrichting volgens conclusie 2 gekenmerkt door organen om de elektrode van de positie met kleine afstand ten opzichte van de ring te bewegen nadat de verontreinigingen uit de trefelektrode en de ring zijn verwijderd.

10. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedragen. <Desc/Clms Page number 18>

11. Inrichting volgens conclusie 10 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 40-60 eV bedragen.

12. Inrichting volgens conclusie 1 gekenmerkt door een substraat, waarop het verdampte trefelektrodemateriaal als een bekleding wordt neergeslagen.

13. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het permeabele materiaal wordt gekozen uit de groep, bestaande uit ijzer en permalloy.

14. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de ring zich boven het trefelektrode-oppervlak uitstrekt over een afstand, welke tenminste ongeveer 3 mm bedraagt.

15. Inrichting volgens conclusie 14 met het kenmerk, dat de ring zich boven het trefelektrode-oppervlak uitstrekt over een afstand, welke niet groter is dan ongeveer 6 mm.

J 6. Inrichting volgens conclusie 1 gekenmerkt door permeabele organen om de trefelektrode ten opzichte van de invloed van uitwendige storende velden af te schermen.

17. Inrichting volgens conclusie 16 met het kenmerk, dat de permeabele organen zijn voorzien van een komvormig onderdeel, waarop de trefelektrode is aangebracht.

18. Inrichting volgens conclusie 16 met het kenmerk, dat de permeabele organen zijn voorzien van een plaat, welke aan de zijde van de trefelektrode is aangebracht, welke is gelegen tegenover het oppervlak, dat moet worden verdampt, 19. Inrichting volgens conclusie 1 gekenmerkt door een niet-permeabele klem om de trefelektrode in de inrichting op zijn plaats te houden, waarbij de ring is voorzien van een inzetonderdeel, dat gedeeltelijk binnen de klem is opgesteld en door de klem op zijn plaats wordt gehouden.

20. Inrichting volgens conclusie 19 met het kenmerk, dat het inzetonderdeel volledig in de klem is ondergebracht.

21. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de trefelektrode een cilindrische configuratie heeft en de beperkingsring is voorzien van eerste en tweede onderdelen, die bij de respectieve uiteinden van de trefelektrode zijn opgesteld.

22. Inrichting volgens conclusie 21 met het kenmerk, dat de diameters van de eerste en tweede beperkingsonderdelen groter zijn dan die van de cilindrische trefelektrode.

23. Inrichting volgens conclusie 21 met het kenmerk, dat de diameters <Desc/Clms Page number 19> van de eerste en tweede beperkingsonderdelen kleiner zijn dan die van de cilindrische trefelektrode.

24. Inrichting volgens conclusie 21 met het kenmerk, dat de diameters van de eerste en tweede beperkingsonderdelen respectievelijk groter dan en kleiner dan die van de cilindrische trefelektrode zijn.

25. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de trefelektrode planair is en de beperkingsring tenminste een gedeelte van het trefelektrode-oppervlak omgeeft en de inrichting is voorzien van organen om de trefelektrode ten opzichte van de beperkingsring zodanig te bewegen, dat de beperkingsring een verder gedeelte van het trefelektrode-oppervlak omgeeft teneinde daardoor de kathodevlek tot het verdere gedeelte van het trefelektrode-oppervlak te bepalen.

26. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de trefelektrode relatief via de beperkingsring wordt bewogen.

27. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de beperkingsring relatief evenwijdig aan het vlak van het trefelektrodeoppervlak wordt bewogen.

28. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de beperkingsring is voorzien van een substraat, bestaande uit het permeabele materiaal en een bekleding daarop, gekozen uit de groep, bestaande uit boornitride, titaan nitride en mengsels daarvan.

29. Inrichting voor verdampingsboogstabilisatie gekenmerkt door een trefelektrode met een oppervlak van een niet-permeabel materiaal, dat moet worden verdampt, organen voor het tot stand brengen van een boog op het trefelektrode-oppervlak voor het verdampen van het trefelektrodemateriaal, welke boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze over het trefelektrode-oppervlak beweegt, en een elektrode, welke op een kleine afstand van het trefelektrode-oppervlak is opgesteld en dit oppervlak omgeeft, welke elektrode bestaat uit een magnetisch permeabel materiaal teneinde daardoor de kathodevlek tot het trefelektrode-oppervlak te bepalen en te beletten, dat de boog zich van de trefelektrode af beweegt in responsie op het feit,

dat de boog initieel op de trefelektrode en de ring wordt gebracht voor het verwijderen van verontreinigingen daaruit.

30. Inrichting volgens conclusie 29 met het kenmerk, dat de elektrode zich op anodepotentiaal bevindt.

31. Inrichting volgens conclusie 30 met het kenmerk, dat de elektrode <Desc/Clms Page number 20> EMI20.1 op de anodepotentiaal is voorgespannen. c 32. Inrichting volgens conclusie 30 met het kenmerk, dat de elektrode elektrisch zwevend is en tot de anodepotentiaal wordt geinduceerd.

CD 33. Inrichting volgens conclusie 29 met het kenmerk, dat de elektrode op een afstand van niet meer dan 3 mm van de ring is gelegen. EMI20.2

34. Inrichting volgens conclusie 33 met het kenmerk, dat de elektrode C > zich op een afstand van ongeveer 0, 8 tot 1,5 mm van de ring bevindt.

35. Inrichting volgens conclusie 29 gekenmerkt door organen om de elektrode uit de positie met kleine afstand tot de ring te bewegen, nadat de verontreinigingen uit de trefelektrode en de ring zijn verwijderd.

36. Inrichting volgens conclusie 29 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedragen.

37. Inrichting volgens conclusie 36 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 40 - 60 eV bedragen.

38. Inrichting volgens conclusie 29 gekenmerkt door een substraat, waarop het verdampte trefelektrodemateriaal als een bekleding wordt neergeslagen.

39. Inrichting volgens conclusie 29 met het kenmerk, dat het permeabele materiaal wordt gekozen uit de groep, bestaande uit ijzer en permalloy.

40. Inrichting voor verdampingsboogstabilisatie gekenmerkt door een trefelektrode met een oppervlak van niet-permeabel materiaal, dat moet worden verdampt, organen voor het tot stand brengen van een boog op het trefelektrode-oppervlak voor het verdampen van het trefelektrodemateriaal, welke boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze over het trefelektrodeoppervlak beweegt, en een beperkingsring, welke het trefelektrode-oppervlak omgeeft, welke ring bestaat uit een magnetisch permeabel materiaal en zich boven het trefelektrode-oppervlak over tenminste ongeveer 3 mm uitstrekt teneinde daardoor de kathodevlek tot het trefelektrode-oppervlak te bepalen.

41. Inrichting volgens conclusie 40 met het kenmerk, dat de ring zich boven het trefelektrode-oppervlak over een afstand van niet meer dan 6 mm uitstrekt.

42. Inrichting volgens conclusie 40 met het kenmerk, dat de gemiddel- de energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedragen. EMI20.3

43. Inrichting volgens conclusie 42 met het kenmerk, dat de gemiddelC > <Desc/Clms Page number 21> EMI21.1 de van de geladen deeltjes van de boog 40-60 eV bedragen.

CD 44. Inrichting volgens conclusie 40 gekenmerkt door een substraat, waarop het verdampte trefelektrodemateriaal als een bekleding wordt neergeslagen.

45. Inrichting volgens conclusie 40) met het kenmerk, dat het permeabele materiaal wordt gekozen uit de groep, bestaande uit ijzer en permalloy.

46. Inrichting voor verdampingsboogstabilisatie gekenmerkt door een trefelektrode met een oppervlak van niet-permeabel materiaal, dat moet worden verdampt, organen voor het tot stand brengen van een boog op het trefelektrode-oppervlak voor het verdampen van het trefelektrodemateriaal, welke boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze over het trefelektrode-oppervlak beweegt, een beperkingsring, welke het trefelektrode-oppervlak omgeeft, welke ring bestaat uit een materiaal, dat de kathodevlek tot het trefelektrode-oppervlak bepaalt, en permeabele organen om de trefelektrode tegen de invloed van uitwendige, storende magnetische velden af te schermen.

47. Inrichting volgens conclusie 46 met het kenmerk, dat het materiaal magnetisch permeabel is.

48. Inrichting volgens conclusie 46 met het kenmerk, dat het materiaal wordt gekozen uit de groep, bestaande uit boornitride, titaannitride en mengsels daarvan.

49. Inrichting volgens conclusie 46 met het kenmerk, dat de permeabe- EMI21.2 le organen zijn voorzien van een komvormig onderdeel, waarop de trefC > CD elektrode is aangebracht.

50. Inrichting volgens conclusie 46 met het kenmerk, dat de permeabele organen zijn voorzien van een plaat, welke is aangebracht aan de zijde van de trefelektrode tegenover het oppervlak, dat moet worden verdampt. EMI21.3

51. Inrichting volgens conclusie 46 met het kenmerk, dat de gemiddelC > de energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedragen.

52. Inrichting volgens conclusie 51 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 40-60 eV bedragen.

53. Inrichting volgens conclusie 46 gekenmerkt door een substraat, EMI21.4 waarop het verdampte trefelektrodemateriaal als bekleding wordt neergec slagen. <Desc/Clms Page number 22> EMI22.1

54 Inrichting volgens conclusie 46 met het kenmerk, dat het permeabeC > le materiaal wordt gekozen uit de groep bestaande uit ijzer en permalloy.

55. Inrichting voor verdampingsboogstabilisatie gekenmerkt door een trefelektrode met een oppervlak van niet-permeabel materiaal, dat moet worden verdampt, organen voor het tot stand brengen van een boog op het trefelektrode-oppervlak voor het verdampen van het trefelektrodemateriaal, welke boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze op het trefelektrode- oppervlak beweegt, beperkingsring, welke het trefelektrode-oppervlak om- geeft, welke ring bestaat uit een magnetisch permeabel materiaal teneinde daardoor de kathodevlek tot het trefelektrode-oppervlak te bepalen, een niet-permeabele klem om de trefelektrode in de inrichting op zijn plaats te houden, waarbij de ring is voorzien van een inzetonderdeel, dat tenminste gedeeltelijk in de klem is ondergebracht en door de klem op zijn plaats wordt gehouden.

56. Inrichting volgens conclusie 55 met het kenmerk, dat het inzet- onderdeel volledig in de klem is ondergebracht.

57. Inrichting volgens conclusie 55 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedraagt.

58. Inrichting volgens conclusie 57 met het kenmerk, dat de gemiddel- EMI22.2 de energieën van de geladen deeltjes van de boog 40 eV bedragen.

C > 59. Inrichting volgens conclusie 55 gekenmerkt door een substraat, waarop het verdampte trefelektrodemateriaal als een bekleding wordt neergeslagen.

60. Inrichting volgens conclusie 55 met het kenmerk, dat het permeabele materiaal wordt gekozen uit een groep, bestaande uit ijzer en permalloy.

61. Inrichting voor verdampingsboogstabilisatie gekenmerkt door een cilindrische trefelektrode met een oppervlak van niet-permeabel materiaal, dat moet worden verdampt, organen voor het tot stand brengen van een boog op het trefelektrode-oppervlak voor het verdampen van het trefelektrodemateriaal, welke boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze over het trefelektrodeoppervlak beweegt, en eerste en tweede beperking- onderdelen, welke aan de respectieve uiteinden van de trefelektrode zijn opgesteld, welke beperkingsonderdelen uit een magnetisch permeabel materiaal bestaan teneinde daardoor de kathodevlek tot het trefelektrode- <Desc/Clms Page number 23> oppervlak te bepalen.

62. Inrichting volgens conclusie 61 met het kenmerk, dat de diameters van de eerste en tweede beperkingsonderdelen groter zijn dan die van de cilindrische trefelektrode.

63. Inrichting volgens conclusie 61 met het kenmerk, dat de diameters van de eerste en tweede beperkingsonderdelen kleiner zijn dan die van de cilindrische tref elektrode.

64. Inrichting volgens conclusie 61 met het kenmerk, dat de diameters van de eerste en tweede beperkingsonderdelen respectievelijk groter en kleiner zijn dan die van de cilindrische trefelektrode.

65. Inrichting volgens conclusie 61 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedragen.

66. Inrichting volgens conclusie 65 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 40 - 60 eV bedragen.

67. Inrichting volgens conclusie 61 gekenmerkt door een substraat, waarop het verdampte trefelektrodemateriaal als een bekleding wordt neergeslagen.

68. Inrichting volgens conclusie 61 met het kenmerk, dat het permeabele materiaal wordt gekozen uit de groep, bestaande uit ijzer en permalloy.

69. Inrichting voor verdampingsboogstabilisatie gekenmerkt door een planaire trefelektrode met een oppervlak van niet-permeabel materiaal, dat moet worden verdampt, organen voor het tot stand brengen van een boog op het trefelektrode-oppervlak voor het verdampen van het trefelektrodemateriaal, welke boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze over het trefelektrode-oppervlak beweegt, een beperkingsring, welke tenminste een gedeelte van het trefelektrode-oppervlak omgeeft, welke ring uit een magnetisch permeabel materiaal bestaat teneinde daardoor de kathodevlek tot het genoemde gedeelte van het trefelektrode-oppervlak te bepalen, en organen om de trefelektrode ten opzichte van de beperkingsring zodanig te bewegen,

dat de beperkingsring een verder gedeelte van het trefelektrode-opper- vlak omgeeft teneinde daardoor de kathodevlek tot het genoemde verdere gedeelte van het trefelektrode-oppervlak te bepalen.

70. Inrichting volgens conclusie 69 met het kenmerk, dat de trefelektrode relatief via de beperkingsring wordt bewogen.

71. Inrichting volgens conclusie 69 met het kenmerk, dat de beperkingsring ten opzichte van en evenwijdig aan het vlak van het trefelek- <Desc/Clms Page number 24> EMI24.1 trode-oppervlak wordt bewogen.

72. Inrichting volgens conclusie 69 met het kenmerk, dat de gemidC > C > delde energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedragen.

73. Inrichting volgens conclusie 72 met het kenmerk, dat de gemidC > delde energieën van de geladen deeltjes van de boog 40 eV bedragen.

C > C > - 6074. Inrichting volgens conclusie 69 gekenmerkt door een substraat, waarop het verdampte trefelektrodemateriaal als een bekleding wordt neergeslagen.

75. Inrichting volgens conclusie 69 met het kenmerk, dat het permeabele materiaal wordt gekozen uit de groep, bestaande uit ijzer en permalloy.

76. Inrichting voor verdampingsboogstabilisatie gekenmerkt door een trefelektrode met een oppervlak van niet-permeabel materiaal, dat moet worden verdampt, organen voor het tot stand brengen van een boog op het trefelektrode-oppervlak voor het verdampen van het trefelektrodemateriaal, welke boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze over het trefelektrode-oppervlak beweegt, en een beperkingsring, welke het trefelektrode-oppervlak omgeeft, welke ring is voorzien van een substraat, bestaande uit een magnetisch permeabel materiaal en een bekleding daarop, gekozen uit de groep, bestaande uit boornitride, titaannitride en mengsels daarvan teneinde daardoor de kathodevlek tot het trefelektrode-oppervlak te bepalen. EMI24.2

77. Inrichting volgens conclusie 76 met het kenmerk, dat de gemiddelC > de energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedragen.

78. Inrichting volgens conclusie 77 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes 40-60 eV bedragen.

79. Inrichting volgens conclusie 76 gekenmerkt door een substraat, waarop het verdampte trefelektrodemateriaal als een bekleding wordt neergeslagen.

80. Inrichting volgens conclusie 76 met het kenmerk, dat het permeabele materiaal wordt gekozen uit de groep, bestaande uit ijzer en permalloy.

81. Werkwijze voor verdampingsboogstabilisatie gekenmerkt door het tot stand brengen van een boog aan een oppervlak van een trefelektrode van niet-permeabel materiaal voor het verdampen van de trefelektrode, waarbij de boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een <Desc/Clms Page number 25> kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze over het trefelek- trode-oppervlak beweegt, het bepalen van de boog tot het trefelektro- de-oppervlak met een beperkingsring, welke het trefelektrode-oppervlak omgeeft, welke ring uit een magnetisch permeabel materiaal bestaat, en het beletten, dat de boog zich van de trefelektrode en de beperkings- ring af beweegt in responsie op het feit, dat de boog initieel op de trefelektrode en de ring wordt gebracht voor het verwijderen van de ver- ontreinigingen daaruit.

82. Werkwijze volgens conclusie 81 met het kenmerk, dat het beletten geschiedt door een elektrode, die op een kleine afstand van de beper- kingsring is opgesteld.

83. Werkwijze volgens conclusie 82 met het kenmerk, dat de elektrode zich op anodepotentiaal bevindt.

84. Werkwijze volgens conclusie 83 met het kenmerk, dat de elektrode op de anodepotentiaal wordt voorgespannen.

85. Werkwijze volgens conclusie 82 met het kenmerk, dat de elektrode elektrisch zwevend is en elektrisch tot de anodepotentiaal wordt ge- induceerde 86. Werkwijze volgens conclusie 82 met het kenmerk, dat de elektrode uit een permeabel materiaal bestaat.

87. Werkwijze volgens conclusie 81 met het kenmerk, dat de gemiddel- de energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedragen.

88. Werkwijze volgens conclusie 87 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 40-60 eV bedragen.

89. Werkwijze volgens conclusie 81 met het kenmerk, dat het opge- dampte trefelektrodemateriaal als bekleding op een substraat wordt neergeslagen.

90. Werkwijze volgens conclusie 82 met het kenmerk, dat de elektrode op een afstand van niet meer dan 3 mm van de ring wordt opgesteld.

91. Werkwijze volgens conclusie 90 met het kenmerk, dat de elektrode op een afstand van ongeveer 0, 8 tot 1,5 mm van de ring wordt opgesteld.

92. Werkwijze volgens conclusie 81 met het kenmerk, dat de elektrode uit de positie, waarin deze zich op een kleine afstand van de ring be- vindt, wordt bewogen nadat de verontreinigingen uit de trefelektrode en de ring zijn verwijderd.

93. Werkwijze voor verdampingsboogstabilisatie met het kenmerk, dat aan een oppervlak van een trefelektrode van niet-permeabel materiaal een <Desc/Clms Page number 26> boog tot stand wordt gebracht voor het verdampen van de trefelektrode, welke boog is gekenmerkt door de aanwezigheid van geladen deeltjes en een kathodevlek, die zich op een willekeurige wijze over het trefelektrode-oppervlak beweegt, en de boog tot het trefelektrode-oppervlak wordt bepaald met een elektrode, die zich op een kleine afstand van het trefelektrode-oppervlak bevindt en dit oppervlak omgeeft, waarbij de elektrode bestaat uit een magnetisch permeabel materiaal teneinde daardoor de kathodevlek tot het trefelektrode-oppervlak te bepalen en te beletten, dat de boog zich van de trefelektrode af beweegt in responsie op het feit,

dat de boog initieel op de trefelektrode en de ring wordt gebracht om verontreinigingen daaruit te verwijderen.

94. Werkwijze volgens conclusie 93 met het kenmerk, dat de elektrode zich op anodepotentiaal bevindt.

95. Werkwijze volgens conclusie 94 met het kenmerk, dat de elektrode op de anodepotentiaal wordt voorgespannen.

96. Werkwijze volgens conclusie 93 met het kenmerk, dat de elektrode elektrisch zwevend is en op de anodepotentiaal wordt geinduceerd.

97. Werkwijze volgens conclusie 93 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 20-100 eV bedragen.

98. Werkwijze volgens conclusie 97 met het kenmerk, dat de gemiddelde energieën van de geladen deeltjes van de boog 40 - 60 eV bedragen.

99. Werkwijze volgens conclusie 93 met het kenmerk, dat het verdampte trefelektrodemateriaal als een bekleding op een substraat wordt neergeslagen.

100. Werkwijze volgens conclusie 93 met het kenmerk, dat de elektrode zich op een afstand van niet meer dan 3 mm van de ring bevindt.

101. Werkwijze volgens conclusie 100 met het kenmerk, dat de elektrode zich op een afstand van ongeveer 0, 8 tot 1,5 mm van de ring bevindt.